CN114639539B - 一种llc高频变压器及线圈加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种LLC高频变压器及线圈加工设备，它包括架体、蜡纸、E形铁芯、主线圈、次线圈、附加线圈，本发明所设计的架体其一侧的侧板可拆下，在安装主线圈、次线圈和附加线圈的时候，将可拆侧板从定架体上取下，将主线圈、次线圈和附加线圈从安装可拆侧板一侧依次嵌套安装在定架体上，之后再将可拆侧板通过上紧螺钉安装在定架体上，将最外层的蜡纸包裹好；这样的设计可以在组装LLC高频变压器时，将主线圈、次线圈和附加线圈先行缠绕好，将缠绕好的线圈直接插入架体上即可，大大提高了安装效率。

Description

一种LLC高频变压器及线圈加工设备

技术领域

本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种LLC高频变压器及线圈加工设备。

背景技术

随着人类科学技术的进步以及电子技术的发展，越来越多的电子设备需要使用变压器，其中LLC变压器以其同时兼具空载工作能力和谐振槽路电流反映负载轻重的能力而体现出普通串联谐振变压器和并联谐振变压器无法比拟的优势，因而得到了广泛的应用。例如由LLC变压器组成的车载充电机是电动汽车电能转换的核心部件。LLC变压器是在传统LC二阶谐振变压器的基础上增加一个并联电感改进而来的，具有开关工作频率高，开关损耗小、允许输入电压范围宽、效率高、重量轻、体积小、EMI噪声小，开关应力小等优点。

目前LLC高频变压器大多采用人工组装一部分，甚至线圈的缠绕也使用人工进行，操作繁琐。

对LLC高频变压器，线圈缠绕分为主线圈缠绕、次线圈缠绕和附加线圈缠绕；三级线圈依次缠绕在架体上，缠绕过程即使是机器缠绕也无法达到较高的缠绕效率。另外，LLC高频变压器常采用E形铁芯，其优点是成本低，缺点是外路中的气隙较大，效率较低。

本发明改进目前的LLC高频变压器的线圈缠绕方式，即使人工操作也能大大提高组装效率。

发明内容

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种LLC高频变压器，它包括架体、蜡纸、E形铁芯、主线圈、次线圈、附加线圈，所述架体是由只有单侧板的定架体和可拆侧板两部分组成，可拆侧板通过上紧螺钉可拆卸安装在定架体上。

所述主线圈、次线圈和附加线圈均为已缠绕成套状的线圈，可直接嵌套于架体上。

所述主线圈与架体之间安装有第一隔离层，第一隔离层为中空的软质材料，未填充时内部空间闭合，第一隔离层上具有填充口；将主线圈嵌套安装在架体上后，对第一隔离层内填充熔融的电子硅橡胶，使得第一隔离层涨开将主线圈与架体之间的间隙填满。

所述主线圈和次线圈之间安装有第二隔离层；次线圈和附加线圈之间安装有第三隔离层；所述第二隔离层和第三隔离层的材质与形状与第一隔离层相同，在次线圈安装在架体上后，对第二隔离层内填充熔融的电子硅橡胶，使得第二隔离层涨开将主线圈与次线圈之间的间隙填满；在附加线圈安装在架体上后，对第三隔离层内填充熔融的电子硅橡胶，使得第三隔离层涨开将附加线圈与次线圈之间的间隙填满。

所述E形铁芯上具有缺口区域，缺口区域的厚度等于E形铁芯厚度的二分之一，在安装E形铁芯的时候，将两个相对的E形铁芯同高度安装在架体上，两个相对的E形铁芯上的缺口区域上下交错紧密贴合。

作为优选的方案，所述第一隔离层、第二隔离层和第三隔离层上的填充口处可拆卸安装有柱塞。

作为优选的方案，所述E形铁芯为铁粉芯。

作为优选的方案，它包括底座、第一电机、动力组件、缠线辊、缠线轮、固定滑块，其中第一电机和动力组件固定安装在底座的上侧，缠线辊通过可拆支撑安装在底座的上侧，且缠线辊与动力组件的输出轴固定连接，所述可拆支撑可拆卸安装在底座上侧；缠线轮旋转安装在固定滑块，固定滑块滑动安装在底座的上侧，第一电机控制固定滑块的滑动与否。

作为优选的方案，所述底座的上侧固定安装有两个第一导向杆，固定滑块滑动安装在两个第一导向杆上。

作为优选的方案，第一电机的输出轴上固定安装有第一螺杆，第一螺杆与固定滑块螺纹配合。

作为优选的方案，所述底座的上侧通过两个固定支撑固定安装有速干胶喷射块。

作为优选的方案，所述速干胶喷射块上安装有多个均匀分布的喷头，喷头朝向缠线辊。

作为优选的方案，所述底座上上下滑动安装有浸泡壳，浸泡壳内具有电子硅橡胶；所述浸泡壳位于缠线辊的下侧。

作为优选的方案，所述底座的上侧固定安装有第三电机，多个第二螺杆旋转安装在底座的上侧，其中一个第二螺杆与第三电机的输出轴固定连接；所有的第二螺杆通过齿轮、同步轮和同步带传动连接，第二螺杆与浸泡壳螺纹配合连接。

所述底座的上侧固定安装有多个对浸泡壳上下滑动起到导向作用的第二导向杆。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明所设计的架体其一侧的侧板可拆下，在安装主线圈、次线圈和附加线圈的时候，将可拆侧板从定架体上取下，将主线圈、次线圈和附加线圈从安装可拆侧板一侧依次嵌套安装在定架体上，之后再将可拆侧板通过上紧螺钉安装在定架体上，将最外层的蜡纸包裹好；这样的设计可以在组装LLC高频变压器时，将主线圈、次线圈和附加线圈先行缠绕好，将缠绕好的线圈直接插入架体上即可，大大提高了安装效率。

2、本发明中所设计的第一隔离层、第二隔离层和第三隔离层为软质材料，但没有弹性，在使用时将隔离层嵌套插入架体上，此时隔离层内未填充熔融的电子硅橡胶，处于中空上下两壁面贴合状态即闭合状态，在安装对应的线圈时，线圈内壁与隔离层具有间隙，线圈能够被快速嵌套插入安装在架体上，在将对应的线圈安装好后，通过向隔离层内填充熔融的电子硅橡胶使得隔离层撑开，将线圈与架体或者相邻线圈之间的间隙填满，降低气隙。

3、在安装E形铁芯的时候，将两个相对的E形铁芯同高度安装在架体上，两个相对的E形铁芯上的缺口区域上下交错紧密贴合；这样的设计省去了条形铁芯，降低了气隙，提高了效率。

4、动力组件工作驱动缠线辊旋转。第一电机工作驱动第一螺杆旋转，第一螺杆在螺纹作用下驱动固定滑块滑动，固定滑块滑动带动缠线轮滑动。缠线轮一边沿着两个第一导向杆滑动，一边被旋转中的缠线辊通过线阻拉动旋转，将其上的线阻缠绕在缠线辊上。控制第一电机，可控制固定滑块滑动的速度，使得缠线辊上缠绕的线阻成间断分布，即固定滑块匀速滑动一段使得线阻紧密缠绕一段后，固定滑块被驱动快速滑动，开始下一间断的缠线，从缠线辊的开始端到未端往复缠线，最终在缠线辊上形成多组间断分布的线圈，大大提高了缠线效率。

5、本发明为了防止在缠线过程中，因缠线方向改变而对已经缠好的线圈形成拉扯力，影响最终线圈的形状，所以本发明在缠线的过程中会将速干胶通过速干胶喷射块的喷头喷射到线圈上，使得缠绕的线圈能够在5到10秒内快速黏附变干，不会受到后续缠线过程中拉扯力的影响。

6、本发明在缠线完成后控制浸泡壳上移对缠线辊上的线圈侵泡，使得线圈上黏附一层电子硅橡胶，通过电子硅橡胶起到绝缘和散热的效果。

附图说明

图1是变压器外观示意图。

图2是E形铁芯安装示意图。

图3是E形铁芯配合示意图。

图4是侧板安装示意图。

图5是架体结构示意图。

图6是第一隔离层结构示意图。

图7是主线圈结构示意图。

图8是变压器组装流程一示意图。

图9是变压器组装流程二示意图。

图10是变压器组装流程三示意图。

图11是线圈加工设备外观示意图。

图12是线圈加工设备平面示意图。

图13是缠线轮安装示意图。

图14是缠线辊安装示意图。

图15是浸泡壳安装示意图。

图16是常规E形铁线安装示意图。

图17是线圈缠绕示意图。

图中标号名称：1、架体；2、蜡纸；3、E形铁芯；4、定架体；5、可拆侧板；6、上紧螺钉；7、插槽；8、第一隔离层；9、填充口；10、柱塞；11、主线圈；12、线头；13、第二隔离层；14、次线圈；15、第三隔离层；16、附加线圈；17、条形铁芯；18、缺口区域；19、底座；20、第一电机；21、动力组件；22、缠线辊；23、速干胶喷射块；24、第一螺杆；25、缠线轮；26、喷头；27、固定滑块；28、第一导向杆；29、固定支撑；30、浸泡壳；31、第三电机；32、第二导向杆；33、第二螺杆；34、线阻；35、可拆支撑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的长度、方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种LLC高频变压器，如图1、2、7所示，它包括架体1、蜡纸2、E形铁芯3、主线圈11、次线圈14、附加线圈16，如图5所示，所述架体1是由只有单侧板的定架体4和可拆侧板5两部分组成，可拆侧板5通过上紧螺钉6可拆卸安装在定架体4上。

本发明所设计的架体1其一侧的侧板可拆下，在安装主线圈11、次线圈14和附加线圈16的时候，将可拆侧板5从定架体4上取下，将主线圈11、次线圈14和附加线圈16从安装可拆侧板5一侧依次嵌套安装在定架体4上，之后再将可拆侧板5通过上紧螺钉6安装在定架体4上，将最外层的蜡纸2包裹好；这样的设计可以在组装LLC高频变压器时，将主线圈11、次线圈14和附加线圈16先行缠绕好，将缠绕好的线圈直接插入架体1上即可，大大提高了安装效率。

如图2、4所示，所述主线圈11、次线圈14和附加线圈16均为已缠绕成套状的线圈，可直接嵌套于架体1上。

如图8中的a、图8中的b所示，所述主线圈11与架体1之间安装有第一隔离层8，第一隔离层8为中空的软质材料，未填充时内部空间闭合；第一隔离层8上具有填充口9；将主线圈11嵌套安装在架体1上后，对第一隔离层8内填充熔融的电子硅橡胶，使得第一隔离层8涨开将主线圈11与架体1之间的间隙填满。

如图8、9所示，所述主线圈11和次线圈14之间安装有第二隔离层13；次线圈14和附加线圈16之间安装有第三隔离层15；所述第二隔离层13和第三隔离层15的材质与形状与第一隔离层8相同，在次线圈14安装在架体1上后，对第二隔离层13内填充熔融的电子硅橡胶，使得第二隔离层13涨开将主线圈11与次线圈14之间的间隙填满；在附加线圈16安装在架体1上后，对第三隔离层15内填充熔融的电子硅橡胶，使得第三隔离层15涨开将附加线圈16与次线圈14之间的间隙填满。

本发明中所设计的第一隔离层8、第二隔离层13和第三隔离层15为软质材料，但没有弹性，在使用时将隔离层嵌套插入架体1上，此时隔离层内未填充熔融的电子硅橡胶，处于中空上下两壁面贴合状态即闭合状态，在安装对应的线圈时，线圈内壁与隔离层具有间隙，线圈能够被快速嵌套插入安装在架体1上，在将对应的线圈安装好后，通过向隔离层内填充熔融的电子硅橡胶使得隔离层撑开，将线圈与架体1或者相邻线圈之间的间隙填满，降低气隙。

如图3、10所示，所述E形铁芯3上具有缺口区域18，缺口区域18的厚度等于E形铁芯3厚度的二分之一，在安装E形铁芯3的时候，将两个相对的E形铁芯3同高度安装在架体1上，两个相对的E形铁芯3上的缺口区域18上下交错紧密贴合。如图16所示，这样的设计省去了条形铁芯17，降低了气隙，提高了效率。

如图6所示，所述第一隔离层8、第二隔离层13和第三隔离层15上的填充口9处可拆卸安装有柱塞10。

所述E形铁芯3为铁粉芯，如镁芯系列，该类铁芯常用于高频变压器。

一种LLC高频变压器的线圈加工设备，如图11、12所示，它包括底座19、第一电机20、动力组件21、缠线辊22、缠线轮25、固定滑块27，其中第一电机20和动力组件21固定安装在底座19的上侧，缠线辊22通过可拆支撑35安装在底座19的上侧，且缠线辊22与动力组件21的输出轴固定连接，所述可拆支撑35可拆卸安装在底座19上侧，缠线轮25旋转安装在固定滑块27，固定滑块27滑动安装在底座19的上侧，第一电机20控制固定滑块27的滑动与否。附图11中的可拆支撑35的安装只是示意，可拆支撑35的具体可拆结构采用现有技术设计。动力组件21包括组件壳体和驱动缠线辊22旋转的电机，组件壳体能够在可拆支撑35拆除后对缠线辊22进行支撑。

如图11、13所示，所述底座19的上侧固定安装有两个第一导向杆28，固定滑块27滑动安装在两个第一导向杆28上。

如图13所示，第一电机20的输出轴上固定安装有第一螺杆24，第一螺杆24与固定滑块27螺纹配合。

如图11、14所示，所述底座19的上侧通过两个固定支撑29固定安装有速干胶喷射块23。本发明为了防止在缠线过程中，因缠线方向改变而对已经缠好的线圈形成拉扯力，影响最终线圈的形状，所以本发明在缠线的过程中会将速干胶通过速干胶喷射块23的喷头26喷射到线圈上，使得缠绕的线圈能够在5到10秒内快速黏附变干，不会受到后续缠线过程中拉扯力的影响。

如图14所示，所述速干胶喷射块23上安装有多个均匀分布的喷头26，喷头26朝向缠线辊22。

如图13、15所示，所述底座19上上下滑动安装有浸泡壳30，浸泡壳30内具有电子硅橡胶；所述浸泡壳30位于缠线辊22的下侧。

所述底座19的上侧固定安装有第三电机31，多个第二螺杆33旋转安装在底座19的上侧，其中一个第二螺杆33与第三电机31的输出轴固定连接；所有的第二螺杆33通过齿轮、同步轮和同步带传动连接，第二螺杆33与浸泡壳30螺纹配合连接。

本发明通过第三电机31、第二螺杆33可控制浸泡壳30上下滑动；本发明在缠线完成后控制浸泡壳30上移对缠线辊22上的线圈侵泡，使得线圈上黏附一层电子硅橡胶，通过电子硅橡胶起到绝缘和散热的效果。

本发明中的浸泡壳30具有能够将电子硅橡胶加热成熔融状的能力。

如图15所示，所述底座19的上侧固定安装有多个对浸泡壳30上下滑动起到导向作用的第二导向杆32。

本发明所设计的缠线辊22为光滑杆，在缠线时可喷洒润滑油，便于最后线圈的取下。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

实施方式：当使用本发明的变压器，在组装该变压器前，首先需要缠线圈。

具体的缠线方式为：控制第一电机20和动力组件21工作，动力组件21工作驱动缠线辊22旋转。第一电机20工作驱动第一螺杆24旋转，第一螺杆24在螺纹作用下驱动固定滑块27滑动，固定滑块27滑动带动缠线轮25滑动。缠线轮25一边沿着两个第一导向杆28滑动，一边被旋转中的缠线辊22通过线阻34拉动旋转，将其上的线阻34缠绕在缠线辊22上。控制第一电机20，可控制固定滑块27滑动的速度，如图17所示，使得缠线辊22上缠绕的线阻34成间断分布，即固定滑块27匀速滑动一段使得线阻34紧密缠绕一段后，固定滑块27被驱动快速滑动，开始下一间断的缠线，从缠线辊22的开始端到未端往复缠线，最终在缠线辊22上形成多组间断分布的线圈，大大提高了缠线效率。在使用该线圈时，首先将缠线辊22与缠线轮25之间的线阻34剪断，然后将可拆支撑35从底座19上拆下，将线圈从缠线辊22上取下，将段与段之间线阻34切断，然后将切割后处于同一间断内的被切断的多根线阻34首尾相连，形成可供变压器使用的线圈。

本发明在缠线完成后控制浸泡壳30上移对缠线辊22上的线圈侵泡，使得线圈上黏附一层电子硅橡胶，通过电子硅橡胶起到绝缘和散热的效果。

之后开始组装变压器，将可拆侧板5从定架体4上取下，如图8中的a所示，将第一隔离层8从安装可拆侧板5处插入定架体4上，如图8中的b所示，然后将主线圈11嵌套安装在架体1上后，对第一隔离层8内填充熔融的电子硅橡胶，使得第一隔离层8涨开将主线圈11与架体1之间的间隙填满；之后，如图8中的c所示，将第二隔离层13从安装可拆侧板5处插入定架体4上，如图8中的d所示，将次线圈14嵌套安装在架体1上后，对第二隔离层13内填充熔融的电子硅橡胶，使得第二隔离层13涨开将主线圈11与次线圈14之间的间隙填满；然后，如图9中的a所示，将第三隔离层15从安装可拆侧板5处插入定架体4上，如图9中的b所示，将附加线圈16安装在架体1上，对第三隔离层15内填充熔融的电子硅橡胶，使得第三隔离层15涨开将附加线圈16与次线圈14之间的间隙填满；如图9中的c所示，将最外层的蜡纸2包裹好，如图10中的d所示，之后再将可拆侧板5通过上紧螺钉6安装在定架体4上；之后安装E形铁芯3，如图10所示，在安装的时候，将两个相对的E形铁芯3同高度安装在架体1上，两个相对的E形铁芯3上的缺口区域18上下交错紧密贴合。

Claims (10)

1.一种LLC高频变压器，它包括架体、蜡纸、E形铁芯、主线圈、次线圈、附加线圈，其特征在于：所述架体是由只有单侧板的定架体和可拆侧板两部分组成，可拆侧板通过上紧螺钉可拆卸安装在定架体上；

所述主线圈、次线圈和附加线圈均为已缠绕成套状的线圈，可直接嵌套于架体上；

所述主线圈与架体之间安装有第一隔离层，第一隔离层为中空的软质材料，未填充时内部空间闭合，第一隔离层上具有填充口；将主线圈嵌套安装在架体上后，对第一隔离层内填充熔融的电子硅橡胶，使得第一隔离层涨开将主线圈与架体之间的间隙填满；

所述主线圈和次线圈之间安装有第二隔离层；次线圈和附加线圈之间安装有第三隔离层；所述第二隔离层和第三隔离层的材质与形状与第一隔离层相同，在次线圈安装在架体上后，对第二隔离层内填充熔融的电子硅橡胶，使得第二隔离层涨开将主线圈与次线圈之间的间隙填满；在附加线圈安装在架体上后，对第三隔离层内填充熔融的电子硅橡胶，使得第三隔离层涨开将附加线圈与次线圈之间的间隙填满；

所述E形铁芯上具有缺口区域，缺口区域的厚度等于E形铁芯厚度的二分之一，在安装E形铁芯的时候，将两个相对的E形铁芯同高度安装在架体上，两个相对的E形铁芯上的缺口区域上下交错紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的一种LLC高频变压器，其特征在于：所述第一隔离层、第二隔离层和第三隔离层上的填充口处可拆卸安装有柱塞。

3.根据权利要求1所述的一种LLC高频变压器，其特征在于：所述E形铁芯为铁粉芯。

4.根据权利要求1所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：它包括底座、第一电机、动力组件、缠线辊、缠线轮、固定滑块，其中第一电机和动力组件固定安装在底座的上侧，缠线辊通过可拆支撑安装在底座的上侧，且缠线辊与动力组件的输出轴固定连接，所述可拆支撑可拆卸安装在底座上侧；缠线轮旋转安装在固定滑块，固定滑块滑动安装在底座的上侧，第一电机控制固定滑块的滑动与否。

5.根据权利要求4所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：所述底座的上侧固定安装有两个第一导向杆，固定滑块滑动安装在两个第一导向杆上。

6.根据权利要求5所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：第一电机的输出轴上固定安装有第一螺杆，第一螺杆与固定滑块螺纹配合。

7.根据权利要求4所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：所述底座的上侧通过两个固定支撑固定安装有速干胶喷射块。

8.根据权利要求7所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：所述速干胶喷射块上安装有多个均匀分布的喷头，喷头朝向缠线辊。

9.根据权利要求4所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：所述底座上上下滑动安装有浸泡壳，浸泡壳内具有电子硅橡胶；所述浸泡壳位于缠线辊的下侧。

10.根据权利要求9所述的一种LLC高频变压器的线圈加工设备，其特征在于：所述底座的上侧固定安装有第三电机，多个第二螺杆旋转安装在底座的上侧，其中一个第二螺杆与第三电机的输出轴固定连接；所有的第二螺杆通过齿轮、同步轮和同步带传动连接，第二螺杆与浸泡壳螺纹配合连接；

所述底座的上侧固定安装有多个对浸泡壳上下滑动起到导向作用的第二导向杆。

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